3 軟件設計

　　基于C8051F020單片機密閉環境溫度恒溫控制流程圖如圖2所示。

　　系統軟件部分主要完成以下功能：當有按鍵按下時，觸發中斷，改變設定溫度的值。單片機采集溫度，通過控制算法，產生控制命令改變PWM輸出，控制各個繼電器的動作；利用單片機自帶的AD采樣，測量開關電源的輸出電壓和電流的大小并顯示。其中單片機控制指令是本系統的關鍵，密閉環境溫度和溫度設定值差值不應大于15℃，以確保系統正常運行。若設定溫度超出范圍，其值由系統自動還原為當前溫度；若溫差確定，進入PID調節，采用增量式PID。公式如下：

　　式中：Kp為控制器的比例系數；Ti為控制器的積分時間，也稱積分系數；Td為控制器的微分時間，也稱微分系數。

　　系統上電后，測得的密閉環境溫度，即為初始溫度設定值。例如實際密閉環境溫度為30℃，實際環境溫度為29℃，通過按鍵“-”，使溫度設定值為15℃，則此時溫差為+15℃。送入處理函數，單片機返回控制指令，使繼電器斷開，并控制開關電源輸出5 V電壓，使半導體制冷片在額定電壓下工作，系統全速制冷。當密閉環境溫度改變，單片機將輸出不同控制指令。當密閉環境溫度和設定值相同時，控制結束，P5口燈閃爍，MCU控制開關電源輸出電壓0 V。通過對系統進行實際驗證，LCD1602顯示效果如圖3所示。

　　4 結語

　　對于C8051F020單片機構建的密閉環境溫度恒溫控制系統進行功能驗證，系統能夠成功實現密閉環境溫度恒溫控制，溫度控制精度為±0．2℃。系統人機界面友好，操作簡單、價格低廉、可移植性好，可以應用到商業領域。